贵州遵义长沟锰矿采用长壁式崩落法的探讨

周支文

(广西锡山矿业有限公司，广西南宁 530022)

1 矿山开采现状

1.1 地质条件

贵州锰矿资源丰富，其中遵义地区是我国最早的大型锰矿基地。贵州遵义长沟锰矿属于滨海泻湖相沉积的大型碳酸锰矿床。锰矿层赋存于二迭系上统龙潭组第1段(P2l1)含锰岩系的中下部，以假整合关系覆于二迭系下统茅口组第2段(P1m2)薄层炭硅质灰岩之上。锰矿体呈层状、似层状产出，层位稳定，为单斜构造。矿层连续性较好，变化幅度较小，走向长度4 000多m，沿倾向1 000 m未尖灭，其中一矿区矿体厚度1.5～2.5 m，局部3.5 m。矿层沿走向长2 000多m，沿倾斜最大延长1 000 m未见矿层尖灭，矿体连续性较好，倾角 15(°)～35(°)，矿层底部有0.1～0.2 m厚的粘土页岩层，该层下部为坚硬的中厚硅质灰岩。矿层顶部为灰色粘土页岩，厚0.5～2 m，此层之上为厚10～15 m的硅质灰岩。区内有3条断层。矿层产状与围岩产状一致。矿层中可分为上、中、下3部分，下部以灰色致密钙菱锰矿石为主，含 M n 15%～26%，Fe 6%～10%；中部以黑色、灰黑色薄层状或块状钙菱硬锰矿石为主，含M n 18%～23%，Fe 8%～11%；上部矿石与中部矿石无明显区别，但含锰一般稍低，含铁较高。该地段矿、岩主要物理力学性质参数，参见表1。

表1 矿、岩物理力学性质参数

1.2 使用采矿方法的技术指标及存在问题

该矿区原采用房柱法开采，设计矿块沿走向布置，矿块长55 m。顶底柱宽5 m，矿柱规格3 m×3 m，矿房宽7～8 m。海拔高度780 m以上使用房柱法效果较好。其采准切割工作量不大，工作组织简单，坑木消耗少，通风良好，作业安全，矿房生产能力和劳动生产率较高。但开采至780 m以下时，由于上部覆盖岩层达到100 m以上，地压明显增大，到725 m水平时，矿房宽度只能开到3～5 m，如图1，矿柱矿量所占比重较大(＞20%)，矿石损失很大，且矿层及顶板稳固性明显降低，安全难度加大。冒顶和片帮事故难以控制。现阶段房柱法开采已不太适用。

图1 房柱法采场

2 房柱法与长壁式崩落法比较

房柱法是回采矿石、围岩稳固的水平和缓倾斜矿体的有效采矿方法，在我国应用最早。当矿体厚度较薄(4 m以下)，顶板岩石很稳固，且地压不很大时，效果较好。房柱采矿法的采准切割工作量不大，工作组织简单，坑木消耗少，通风良好，作业安全，矿房生产能力和劳动生产率较高。但矿柱矿量所占比重较大，矿石损失很大[1]。实践证明：开采深度大时，地压增加，矿柱所占比重更大，矿石损失也更大。

长壁式崩落法是开采顶板岩石不稳固，厚度小于3～4 m，倾角小于35(°)的缓倾斜层状矿体的较好采矿方法。其优点是：采准工作量布置比较简单，生产能力大，劳动生产率高，损失、贫化小，通风条件好。缺点是：使用木支护时，木材消耗大[1]188-192；使用液压支柱时，一次性投资较大；支护劳动强度大，顶板管理复杂。

比较以上方法：长壁式崩落法的采准工作和工作面布置比较简单，能大幅度的提高矿石产量，劳动生产率高、损失贫化小，通风条件和安全条件好[2]。随着单体液压支柱的成熟运用，现在逐步推广使用该方法，已取得了较好的经济效益。其缺点是：初期投资较大，支护劳动强度大，顶板管理复杂。

3 采用长壁式崩落法要达到的目的

根据采矿方法必须满足：确保矿床开采的安全及良好的劳动条件；矿石损失和贫化小；劳动生产率高；经济效益好并遵守有关法规要求的原则。结合湘潭锰矿等开采实际经验比较，为充分利用现有设备设施，选用长壁式崩落法较为合理[3]。长壁式崩落法的布置如图2所示。本采矿方法只需在现有房柱法的基础上增加单体液压支柱、液压站和回柱绞车。此采矿方法安全更加可靠，减少了切割工程量，提高了采矿生产能力和矿石回收率，降低了采矿成本。在生产过程中研究和掌握矿山地压活动规律，改进顶板管理工作，应用机械化的液压支柱，重复回收利用，减轻体力劳动强度，必将取得很好的安全生产效果。

图2 长壁式崩落法采场

4 长壁式崩落法开采的改进

1)由于矿层上部粘土不稳固，因此，开采时要预留 0.3(°)护顶矿。

2)采取单体液压支柱支护，支护密度要适当，支柱上加柱帽。可选用DW(X)16或SYZ-1型单体液压支柱(支护阻力为200 kN/根)，排距(进尺)1.2 m，柱距0.7 m。

3)适当使用松动爆破，炮泥堵塞长度≮300 mm，保证堵塞质量，提高爆破效果，使爆堆集中，避免破坏支柱，也便于出矿[4]。

4)为避免爆破破坏液压支柱，要对距爆破工作面最近的支柱采取保护措施，并防止矿石跑到支柱间。如用废弃橡胶皮带、铁丝网、木板等进行保护，防止爆破炸坏支柱和矿石跑到支柱间不好回收。

5)控制好悬顶、控顶和放顶距离，并落实安全措施。

6)放顶前应进行全面的安全检查，在密集支柱中，每隔3～5 m应有1个宽度≮0.8 m的安全出口，密集支柱受压过大时，要及时采取加固措施[5]。

7)放顶时，人员不应在放顶区附近的巷道内停留。

8)撤柱应自下而上、由远而近进行。

9)放顶若未达到预期效果，应作周密设计，方可进行2次放顶。

10)撤柱后不能自行冒落的顶板，要在密集支柱外0.5 m处，向放顶区重新打一排倾角为60(°)左右的炮孔爆破，强制放顶。

通过以上改进，并在应用长壁式崩落法回采过程中，不断总结和改进存在的问题，将会改善安全生产条件，大幅度提高采场生产能力，使深部缓倾斜薄矿体的开采更加安全可靠，并取得更好的经济效益。

[1]李朝栋，李绍录，陈中经，等.金属矿床开采[M].北京：冶金工业出版社，1981，111-117.

[2]陈国忠，徐光良，高文礼，等.金属矿床地下开采[M].北京：冶金工业出版社，1984，192-202.

[3]张德明，李少磊，徐思华，等.新编矿山采矿设计手册[M].北京：中国矿业大学出版社，2007，1074-1076.

[4]伍汉，陈宣蔚，王家瑞，等.爆破工程[M].北京：冶金工业出版社，1979，103-104.

[5]李晓飞，薛剑光，刘成江，等.金属非金属矿山安全规程解读[M].武汉：长江出版社，2006，209-210.